초록 ▼

1. 최종목표
본 연구에서는 식중독균 검출분야 중 기술개발단계에 있는 바이오센서를 활용하여 가공식품 중 살모넬라를 실시간에 분석할 수 있는 신속검출기술을 개발하였다. 이를 토대로 식중독균 검출용 바이오센서의 활용분야를 확대하고 산업체 현장에서의 적용가능성을 제안하고자 한다.
2. 개발내용 및 결과
1) 신호 검출용 기기 개발 : 센서의 지지체로는 실리콘웨이퍼와 실리콘산화층(SiO2)을 이용하였다. 센서의 전극은 생물체와 접촉시의 영향이 가장 낮고 항체가 결합하기에 최적화된 전극인 금(Au)을 사용하였다. 바이오센서

1. 최종목표
본 연구에서는 식중독균 검출분야 중 기술개발단계에 있는 바이오센서를 활용하여 가공식품 중 살모넬라를 실시간에 분석할 수 있는 신속검출기술을 개발하였다. 이를 토대로 식중독균 검출용 바이오센서의 활용분야를 확대하고 산업체 현장에서의 적용가능성을 제안하고자 한다.
2. 개발내용 및 결과
1) 신호 검출용 기기 개발 : 센서의 지지체로는 실리콘웨이퍼와 실리콘산화층(SiO2)을 이용하였다. 센서의 전극은 생물체와 접촉시의 영향이 가장 낮고 항체가 결합하기에 최적화된 전극인 금(Au)을 사용하였다. 바이오센서 임피던스 값을 측정하기 위한 네트워크 분석기는 Omicron 사의 Bode 100을 선정하였다.
2) 살모넬라 신속 검출용 바이오센서 시제작 공정 : Mark film 도안 및 제작 → Glass Mark film → Bio chip base → Base soldering → Chip bonding → Module soldering → Biosensor 시제품 완성
3) 항원ㆍ항체 고정화 기술 확립 : 본 연구에서는 기존 바이오센서 연구들이 다클론 항체를 이용한 항체 고정화 방법에 국한되어 있어 식중독균에 대한 선택성이 낮다는 단점을 보완하기 위하여 단클론 항체를 이용한 식중독균 정량화 방법을 비교ㆍ분석하였다.
4) 식품 사전처리방법 : 본 연구에서 사용된 식중독균 검출을 위한 식품 전처리방법은 Dilution method, Swab-method 및 Stomacher method 이다. 그러나 이들 방법을 그대로 센서에 적용시 센서 표면에 대상 미생물 대신 식품의 영양소(단백질 등)가 대신 결합하여 신호를 저하시키거나 blind 시키는 현상이 발생되었다. 그러므로 본 연구에서는 non-specific binding을 막기 위한 화학적 시료 처리과정을 본 처리법에 추가하였다.
3. 사업성과
? 기술적 성과
1) 항원ㆍ항체 고정화 기술 확립 : 항원ㆍ항체 고정화 방법에 따른 임피던스 바이오센서의 Salmonella spp. 검출 성능을 비교한 결과, SAM 고정화 방법은 106 cfu/ml미만에서의 신호 변화가 가장 높게 파악되었다.
2) 식중독균 신속 검출용 식품 사전 처리 기술 개발 : Blocker BSA solution을 이용하여 식품 중 Non-Specific binding을 제거 기술을 확립하였다. 가공식품의 물성에 따라서 Swab method / Stomacher method를 선별하여 적용한 식중독균 검출 기술을 확립하였다.
? 경제적 성과
1) 식품 중 식중독균 신속 검출용 바이오센서 시장 동향 : 식품 중 바이오센서를 이용한 식중독균 검출 시장은 전세계적으로 연평균 4.5% 성장률이 관찰되며, 우리나라 시장 규모는 현재 약 70억원 이하로 매우 낮지만, 향후 급속한 성장이 예상된다.
2) 개발된 식중독균 신속 검출용 바이오센서의 경제적 가능성 : 기존 개발된 센서에 비해 공정을 단축하면서 정교한 센서 제작을 성공함으로써 비용 절감의 효과가 예상된다. 향후 대량화 제작에 적합한 단순화 제작이 가능하게 되었다.
? 학문적 성과
1) 바이오센서를 이용한 식중독균 검출 센서 연구 결과 학회 발표 : 2009년 한국급식 외식위생학회 학술대회에서 본 연구결과를 발표하였으며, 현재 관련 결과를 취합하여 SCI급 저널지에 투고 예정이다.
2) 단클론 항체를 이용한 식중독균 검출센서 검출 감도 및 선택성 향상 : 본 연구에서는 바이오센서의 식중독균 검출에 특이성과 민감성이 가장 높다고 판단되는 단클론 항체와 기존 다클론 항체를 이용한 항원ㆍ항체 고정화 기술을 개발하였다. 이에 대한 민감도를 buffer, 식품별로 구분하여 비교ㆍ분석함으로써 개발된 바이오센서의 검출 성능 및 효율성을 극대화하였다.
4. 향후추진계획
? 복수의 식중독균 맞춤형 동시분석 바이오센서 제작 및 신호처리기술 개발
? 식중독균 및 일반 세균의 선택적 동시분석 바이오센서 제작 및 개발
? 바이오센서를 이용한 식품 사전처리기술 및 검출 기술 표준화를 통한 one-step 검출 기술 특허 출원 및 국내 기술 이전
? 항체 직접 제작ㆍ개발을 통한 센서의 선택성 향상, 바이오센서 제작 비용 절감 및 특허 출원을 통한 국내 기술 이전

목차 Contents

• 사업비사용실적보고서...1
• I. 총괄현황...1
• II. 과제개발비 세부집행 내역...1
• 개발결과의견서...6
• 최종보고요약서(초록)...9
• 목 차...11
• 제 1 장 서론...12
• 제 1 절 연구의 배경...12
• 제 2 절 연구의 필요성...16
• 제 3 절 연구의 목적...17
• 제 2 장 과제개발 내용 및 방법...18
• 제 1 절 가공식품 중 살모넬라 신속분석을 위한 바이오센서 신호처리기술 개발...18
• 제 2 절 가공식품 중 살모넬라 검출 선택성을 증가시키기 위한 검출 기술 확립...20
• 제 3 장 사업성과...24
• 제 1 절 연구개발기술의 기술적 성과...24
• 제 2 절 연구개발기술의 경제적 성과...32
• 제 3 절 연구개발기술의 학문적 성과...36
• 제 4 장 결론...40
• 제 1 절 기술적 부분...40
• 제 2 절 경제적ㆍ사회적 부분...40
• 제 3 절 학문적 부분...41
• 제 4 절 연구의 제한점...41